Informacja zwrotna od czujnika
Dostępnych jest wiele różnych czujników, aby uzyskać informację zwrotną o prędkości. Najczęstsze są optyczne enkodery i czujniki Halla. Enkoder optyczny składa się z wielu komponentów. Zamontuj krążek na wale nie napędzającego końca silnika. Dioda podczerwieni zapewnia źródło światła po jednej stronie koła, a tranzystor fotograficzny wykrywa światło po drugiej stronie koła (patrz Rysunek 9). Światło przechodzące przez szczeliny w kole powoduje włączenie fototranzystora. Kiedy wał obraca się, fototranzystor włącza się i wyłącza, gdy światło przechodzi przez rowek koła. Częstotliwość włączania i wyłączania tranzystora określa prędkość silnika. W zastosowaniach, w których silnik jest przemieszczany, enkoder optyczny jest również wykorzystywany do przywracania pozycji silnika.
Czujniki efektu Halla są również wykorzystywane do zapewniania sprzężenia zwrotnego prędkości. Podobnie jak w przypadku enkoderów optycznych, czujniki Halla wymagają elementu obrotowego przymocowanego do silnika i elementu nieruchomego. Obrotowym elementem jest koło, na którym zewnętrzna krawędź jest wyposażona w jeden lub więcej magnesów. Nieruchomy czujnik wykrywa przechodzący magnes i wytwarza impuls TTL. Rysunek 10 pokazuje podstawowe elementy czujnika Halla.
Strumień antyelektromagnetyczny (BEMF)
Inną formą zapewniania szybkiego sprzężenia zwrotnego silników BDC jest pomiar napięć BEMF. Napięcie BEMF jest proporcjonalne do prędkości. Rysunek 11 pokazuje lokalizację napięcia BEMF mierzonego w dwukierunkowym obwodzie napędowym. Dzielnik napięcia służy do obniżenia napięcia BEMF do zakresu 0-5 V, aby można go było odczytać za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego. Napięcie BEMF jest mierzone pomiędzy impulsami PWM, gdy jeden koniec silnika pozostaje pływający, a drugi koniec jest uziemiony. W takim przypadku silnik działa jak generator i wytwarza napięcie BEMF proporcjonalne do prędkości.
Wszystkie silniki BDC zachowują się nieco inaczej ze względu na różnice w wydajności i materiałach. Eksperyment jest najlepszym sposobem określenia napięcia BEMF dla danej prędkości silnika. Pasmo odbicia na wale silnika pomaga cyfrowemu obrotomierzowi zmierzyć prędkość silnika (w obr./min). Pomiar napięcia BEMF podczas odczytu obrotomierza cyfrowego uwzględnia zależność między prędkością silnika a napięciem BEMF.
Uwaga: Notatka aplikacyjna Microchip AN893 zawiera przykłady oprogramowania układowego i obwodów do odczytu napięć BEMF przy użyciu PIC16F684.
na zakończenie
Szczotkowane silniki prądu stałego są łatwe w obsłudze i sterowaniu, dlatego mają krótki cykl projektowania. Mikrokontrolery PIC, szczególnie te z modułem CCP lub ECCP, są idealne do napędzania silników BDC.
